Sinchrotrono šviesos šaltinis
Sinchrotroninės šviesos šaltinis - tai sinchrotrono skleidžiamos elektromagnetinės spinduliuotės šaltinis. Šią spinduliuotę moksliniais ir techniniais tikslais dirbtinai gali gaminti specializuoti dalelių greitintuvai, paprastai greitindami elektronus. Sukūrus didelės energijos elektronų pluoštą, jis nukreipiamas į pagalbinius komponentus, pavyzdžiui, lenkimo magnetus ir įterpimo įtaisus (undulatorius arba parako įtaisus) saugojimo žieduose ir laisvųjų elektronų lazerius. Jie sukuria stiprius magnetinius laukus, statmenus pluoštui, kurie reikalingi didelės energijos elektronų energijai paversti šviesa arba kitos formos elektronų magnetine spinduliuote.
Sinchrotroninė spinduliuotė greitintuvuose gali atsirasti kaip trikdys atliekant dalelių fizikos eksperimentus arba tikslingai, kai ji naudojama įvairiose laboratorijose. Elektronai greitinami iki didelio greičio keliais etapais, kad būtų pasiekta galutinė energija, kuri gali siekti GeV. Didžiajame hadronų priešpriešinių srautų greitintuve (LHC) protonų pluoštai, greitėdami vakuumo lauke, taip pat skleidžia vis didesnės amplitudės ir dažnio spinduliuotę, sudarydami fotoelektronus. Tuomet fotoelektronai iš vamzdžio sienelių gamina antrinius elektronus, kurių dažnis ir tankis didėja iki 7x1010. Kiekvienas protonas dėl šio reiškinio per vieną apsisukimą gali prarasti 6,7keV. Taigi ir elektronų sinchrotronai, ir protonų sinchrotronai gali būti šviesos šaltinis.
Pagrindinės sinchrotrono šviesos taikymo sritys yra kondensuotosios medžiagos fizika, medžiagų mokslas, biologija ir medicina. Daugelyje eksperimentų, kuriuose naudojama sinchrotrono šviesa, tiriama medžiagos struktūra nuo subnanometrinio elektroninės struktūros lygmens iki mikrometrinio ir milimetrinio lygmens. Tai svarbu medicininio vaizdavimo srityje. Praktinio pramoninio taikymo pavyzdys - mikrostruktūrų gamyba litografijos, galvanizavimo ir liejimo (LIGA) būdu.
Klausimai ir atsakymai
Klausimas: Kas yra sinchrotroninis šviesos šaltinis?
A: Sinchrotroninės šviesos šaltinis - tai elektromagnetinės spinduliuotės šaltinis, kurį sukuria specializuotas dalelių greitintuvas, paprastai greitindamas elektronus.
K: Kaip sukuriami stiprūs magnetiniai laukai, kad didelės energijos elektronų energija virstų šviesa ar kitų formų elektromagnetine spinduliuote?
A: Stiprūs magnetiniai laukai sukuriami pagalbiniais komponentais, pavyzdžiui, lenkimo magnetais ir įterpimo įtaisais (unduliatoriais arba vikšrais) saugojimo žieduose ir laisvųjų elektronų lazeriuose. Jie sukuria stiprius magnetinius laukus, statmenus spinduliui, kurie reikalingi didelės energijos elektronų energijai paversti šviesa arba kita elektronų ir magnetinės spinduliuotės forma.
K: Kokio tipo dalelės gali būti greitinamos sinchrotrone?
A: Elektronus galima pagreitinti iki didelio greičio keliais etapais, kad būtų pasiekta galutinė energija, kuri gali siekti GeV. Be to, protonų pluoštai, greitėdami vakuumo lauke, taip pat skleidžia vis didesnės amplitudės ir dažnio spinduliuotę, sudarydami fotoelektronus.
Klausimas: Kokių rūšių taikymą turi sinchrotroninė šviesa?
A.: Pagrindinės sinchrotroninės šviesos taikymo sritys yra kondensuotųjų medžiagų fizika, medžiagų mokslas, biologija ir medicina. Daugelyje eksperimentų, kuriuose naudojama sinchrotrono šviesa, tiriama medžiagos struktūra nuo subnanometrinio elektroninės struktūros lygmens iki mikrometrinio ir milimetrinio lygmens. Tai svarbu medicininio vaizdavimo srityje. Praktinio pramoninio taikymo pavyzdys - mikrostruktūrų gamyba litografijos, galvanizavimo ir liejimo (LIGA) būdu.
Klausimas: Kiek energijos dėl šio reiškinio praranda kiekvienas protonas per vieną apsisukimą?
Atsakymas: Kiekvienas protonas dėl šio reiškinio per vieną apsisukimą gali prarasti 6,7 keV.
K: Kokio tipo greitintuvai paprastai sukuria šiuos šaltinius?
A: Sinchrotroninės šviesos šaltiniai paprastai gaminami specializuotuose dalelių greitintuvuose, pavyzdžiui, kaupimo žieduose ir laisvųjų elektronų lazeriuose.
